MODEL ROZPRZESTRZENIANIA KADMU W WARSTWIE WODONOŚNEJ Z WYKORZYSTANIEM PROGRAMU PROCESSING MODFLOW

Zanieczyszczenia występujące w warstwie wodonośnej mogą być naturalne lub antropogeniczne. Skażenie gleb związkami chemicznymi i/lub metalami ciężkimi prowadzi do migracji tych zanieczyszczeń do wód podziemnych. Istnieje możliwość teoretycznego oszacowania zasięgu rozprzestrzeniania zanieczyszczeń, dzięki programom opartym na modelowaniu numerycznym. Jeden z nich, Processing Modflow, został wykorzystany w pracy. Pierwsza część modelowania obejmuje wprowadzenie danych hydrogeologicznych analizowanego obszaru oraz wykonanie bilansu wodnego, na który składa się zasilanie i drenaż wód podziemnych. Pozwala on na uzyskanie informacji o czynnikach decydujących o występowaniu tych dwóch procesów. Założono dwie warstwy wodonośne, gdzie warstwę przypowierzchniową (A) stanowią piaski drobne, a poniżej (B) zalegają iły trzeciorzędowe. Grunty te różnią się pod względem właściwości fizycznych i hydrogeologicznych, co ma wpływ na czas przesiąkania wód. Modelowaniu podlegają także dwa ujęcia wód podziemnych (studnie). Uzyskano wyniki, na podstawie których wygenerowano 5-letni obszar zasilania studni oraz mapę hydroizohips. W kolejnym etapie przystąpiono do modelowania transportu zanieczyszczenia. Zanieczyszczeniem, jakie brano pod uwagę był kadm. Program przeprowadza symulację opartą na procesach adwekcji, dyspersji i reakcjach chemicznych. Po upływie czasu symulacji wynoszącego 5 lat, otrzymano mapy ukazujące zasięg rozprzestrzeniania kadmu wraz z liniami stężeń. W rezultacie przeprowadzonych analiz, stwierdzono znaczny wpływ warunków hydrogeologicznych terenu oraz procesów zachodzących podczas transportu zanieczyszczenia na procesy zasilania i drenażu wód oraz migracji kadmu. Potrzebne dane wejściowe pochodziły z różnych pozycji literaturowych. Przeprowadzone modelowanie potwierdziło jego przydatność w ocenie transportu zanieczyszczenia w warstwie wodonośnej.

Pełny tekst (pdf)

[1]  ATSDR, Draft Toxicological Profile for Cadmium, Atlanta, Georgia: US Department of Health and Human Services, 2008, s. 1-6.

[2]  Balcerzak W., Uzdatnianie wód kopalnianych zawierających metale ciężkie, Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury – Journal of Civil Engineering, Environment And Architecture. JCEEA, t. XXXI, z. 61 (4/14), październik–grudzień 2014, s. 5-20, DOI:10.7862/rb.2014.123.

[3]  Bernhoft R.A., Cadmium Toxity and Treatment, Hindawi Publishing Corporation, The Scientific World Journal, Volume 2013, Article ID 394652, 7 pages, 2013.

[4]       Chiang W.-H., 3D Groundwater Modeling with PMWIN: A Simulation System for Modeling Groundwater Flow and Transport Processes, Springer Berlin Heidelberg New York 2005.

[5]  Dokument Ministerstwa Środowiska pt. „Metody wyznaczania wartości parametrów hydrodynamicznych oraz parametrów migracji zanieczyszczeń w wodach podziemnych, 2006, s. 11-36.

[6]  Harpaz Y., Field experiments In re charge and mixing through Wells. Underground Water Storage Study Tech. Report 17. Publ. 483. Tahal-Water Plann. For. Isr., Tel Aviv 1965.

[7]  Koda E., Wiencław E., Kołanka T., Modelowanie przepływu wód podziemnych i infiltracji zanieczyszczeń w korpusie odpadów składowiska, Katedra Geoinżynierii SGGW, 2007, s. 4-7.

[8]  Lovanh N., Zhang Y.-K., Heathcote R.C., Alvarez P.J.J., Guidelines to determine site-specific parameters for modeling the fate and transport of monoaromatic hydrocarbons in groundwater, The University of Iowa, Iowa City, 2000, s. 10-15.

[9]  Masterson J., Barlow P.M., Effects of Simulated Groundwater Pumping and Recharge on Groundwater Flow in Cape Cod, Martha’s Vineyard, and Nantucket Island Basins, Massachusetts, U.S. Geological Survey Water-Supply Paper 2447, 1998, s. 26-27.

[10] Osmęda-Ernst E., Witczak S., Parametry migracji wybranych zanieczyszczeń w wodach podziemnych. [in:] Ochrona wód podziemnych w Polsce. Stan i kierunki badań.  Wyd. SGGW-AR, Warszawa 1991.

[11] Papadopulos S.S., Larson S.P., Aquifer storage of heated water: II. Numerical simulation of field results. Groundwater, 1978, s. 242-248.

[12] Przeździecki Z., „Biologiczne skutki chemizacji środowiska”, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1980.

[13] Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 13 listopada 2015r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (Dz.U. 2015 poz. 1989).

[14] Zelenakova M., Hudakova G., The necessity of hydrogeological survey in infiltration systems design, Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury – Journal of Civil Engineering, Environment And Architecture. JCEEA, t. XXXI, z. 61 (3/I/14), lipiec–wrzesień 2014, s. 401-409, DOI:10.7862/rb.2015.68.

[15] http://geografia_liceum.republika.pl/struktura/struktury.html [data dostępu: 24.02.2016].

[16] http://pracownik.kul.pl/files/11694/public/gig9.pdf „Fizyczne właściwości gleb” [data dostępu: 24.02.2016].

[17] http://www.usgs.gov/ [data dostępu: 14.03.2016].